Question

據(jù)《威海晚報(bào)》5月23日報(bào)道：記者在榮成港西鎮(zhèn)海邊的風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目施工現(xiàn)場了解到，落戶我市的大型風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目一期工程9月底可全面投產(chǎn)發(fā)電．屆時，我市北部沿海將聳起一片“風(fēng)電林”（如圖所示），為威海經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供可再生綠色能源，同時為旅游業(yè)帶來新亮點(diǎn)．這項(xiàng)總投資12億元，發(fā)電容量為15萬千瓦的華能中電威海風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目，位于榮成朝陽港大橋以西至崮山鎮(zhèn)沿環(huán)海路．求：
（1）即將并網(wǎng)的15萬千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，預(yù)計(jì)年發(fā)電量3×10⁸kW?h，相當(dāng)于完全燃燒多少噸煤放出的能量？（煤的熱值為3.0×10⁷J/kg）
（2）若電廠通過供電系統(tǒng)用220V的電壓給小剛家所在的離電廠較遠(yuǎn)的小區(qū)供電，某天小剛發(fā)現(xiàn)自家“220V 100W”的白熾燈工作484s，消耗電能為4×10⁴J．求：加在小剛家用電器兩端的實(shí)際電壓是多少？
（3）已知小剛家進(jìn)戶線上裝有一空氣開關(guān)，當(dāng)電流達(dá)到20A時，空氣開關(guān)將自動“跳閘”，則小剛家使用的用電器的最大電功率不能超過多少？

Answer 1

解：（1）由題知，Q_放=W_電=3×10⁸kw?h=3×10⁸×3.6×10⁶J=1.08×10¹⁵J，
∵Q_放=mq，
∴需要煤的質(zhì)量：
m===3.6×10⁷kg=3.6×10⁴t；
（2）∵P=，
∴白熾燈燈絲電阻：
R===484Ω，
∵W=t=×484s=4×10⁴J，
∴加在燈兩端的實(shí)際電壓：
U_實(shí)=200V；
（3）小剛家使用的用電器的最大電功率：
P_實(shí)=U_實(shí)I_實(shí)=200V×20A=4000W．
答：（1）相當(dāng)于完全燃燒3.6×10⁴t煤放出的能量；
（2）加在小剛家用電器兩端的實(shí)際電壓是200V；
（3）小剛家使用的用電器的最大電功率不能超過4000W．
分析：（1）知道年發(fā)電量（相當(dāng)于完全燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤所釋放的能量）和煤的熱值，利用Q_放=mq求需要煤的質(zhì)量；
（2）知道燈的銘牌（額定電壓、額定功率）可求燈絲電阻，又知道白熾燈工作t=484s消耗電能的電能，利用W=t求燈兩端的實(shí)際電壓；
（3）知道電路中的最大電流和實(shí)際電壓大小，利用P=UI求小剛家使用的用電器的最大電功率．
點(diǎn)評：本題為電學(xué)和熱學(xué)的綜合題，本題關(guān)鍵：一是kw?h和J的單位換算（1kw?h=3.6×10⁶J），二是電功、電功率公式的靈活選用．